JP2014068437A - External power supply controller of fuel cell vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、燃料電池車両の外部給電制御装置に関する。 The present invention relates to an external power supply control device for a fuel cell vehicle.
従来、例えば、燃料電池と蓄電池とを備える燃料電池車両に対して、インバータを備える定置電源システム(外部給電システム)を着脱可能とし、燃料電池と蓄電池とからインバータへと電力を供給する電力供給システムが知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, for example, a power supply system that allows a stationary power supply system (external power supply system) including an inverter to be detachable from a fuel cell vehicle including a fuel cell and a storage battery, and supplies power from the fuel cell and the storage battery to the inverter. Is known (see, for example, Patent Document 1).
ところで、上記従来技術に係る電力供給システムによれば、燃料電池車両の運転中における走行用モータなどへの電力供給時に比べて、燃料電池車両の停止中における外部給電システムへの電力供給時には、より長時間に亘って燃料電池の被毒が進行し易い負荷領域で発電状態が維持される場合がある。また、燃料電池車両の運転中の電力供給時に比べて、燃料電池車両の停止中の外部給電システムへの電力供給時には、走行風による燃料電池の冷却ができずに燃料電池の温度が上昇し易くなり、この温度上昇に起因して燃料電池の劣化が進行する場合がある。
これらの問題が生じることに対して、燃料電池の被毒による劣化と温度上昇による劣化とを区別して、各劣化に対して適切な対応を適用することによって、燃料電池の所望の発電効率および給電可能時間を確保することが望まれている。
By the way, according to the power supply system according to the above-described prior art, when power is supplied to the external power feeding system while the fuel cell vehicle is stopped, compared to when power is supplied to the driving motor or the like during operation of the fuel cell vehicle, There is a case where the power generation state is maintained in a load region where the poisoning of the fuel cell easily proceeds for a long time. In addition, compared with power supply during operation of the fuel cell vehicle, when power is supplied to the external power supply system while the fuel cell vehicle is stopped, the fuel cell cannot be cooled by the traveling wind and the temperature of the fuel cell is likely to rise. Therefore, the deterioration of the fuel cell may proceed due to this temperature rise.
In response to the occurrence of these problems, the fuel cell poisoning degradation and the temperature rise degradation are distinguished from each other, and an appropriate countermeasure is applied to each degradation, so that the desired power generation efficiency and power supply of the fuel cell are applied. It is desired to secure a possible time.
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、車両外部の機器への給電時において燃料電池スタックの所望の発電効率および給電可能時間を確保することが可能な燃料電池車両の外部給電制御装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an external power supply control device for a fuel cell vehicle capable of ensuring desired power generation efficiency and power supply possible time of a fuel cell stack when power is supplied to equipment outside the vehicle. It is intended to provide.
上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明の第1の発明に係る燃料電池車両の外部給電制御装置(例えば、実施に形態における外部給電制御装置1)は、アノード(例えば、実施に形態におけるアノード21A)に供給された燃料(例えば、実施に形態における水素)およびカソード(例えば、実施に形態におけるカソード21C)に供給された空気によって発電する燃料電池スタック(例えば、実施に形態における燃料電池スタック21)と、前記燃料電池スタックに前記燃料を供給する燃料供給手段(例えば、実施に形態における水素タンク107および第1水素供給弁109および第2水素供給弁111)と、前記燃料電池スタックに前記空気を供給するエアポンプ(例えば、実施に形態におけるエアポンプ26)と、前記燃料電池スタックの出力電圧を検出する出力電圧検出手段(例えば、実施に形態におけるFC電圧センサ80A)と、前記燃料電池スタックとエネルギーの授受が可能な蓄電装置(例えば、実施に形態におけるバッテリ22)と、前記燃料電池スタックおよび前記蓄電装置の電力により駆動する走行用モータ(例えば、実施に形態における走行用モータ24)と、前記燃料電池スタックおよび前記蓄電装置の電力を車両外部の機器(例えば、実施に形態における外部給電装置12および外部負荷13)に供給可能な給電回路(例えば、実施に形態における給電口11a)と、制御手段(例えば、実施に形態におけるECU61)と、を備え、前記制御手段は、前記燃料電池スタックの非被毒状態での出力特性劣化情報に応じた出力特性に基づいて、前記燃料電池スタックの実際の出力状態(例えば、実施に形態における実FC電流IF)に対応する出力電圧を推定する出力電圧推定手段(例えば、実施に形態における電流電圧特性変換部(非被毒時)61A)と、前記出力電圧検出手段によって検出された前記出力電圧の検出値(例えば、実施に形態における実FC電圧VF)と、前記出力電圧推定手段によって推定された前記出力電圧の推定値(例えば、実施に形態におけるFC電圧推定値(非被毒時)VF0)と、に基づき、前記燃料電池スタックの被毒状態を検知する被毒状態検知手段(例えば、実施に形態における回復処理要否判定部61D)と、前記被毒状態検知手段によって検知された前記被毒状態を解消する回復動作を制御する回復制御手段(例えば、実施に形態におけるステップS17)と、を備える。
In order to solve the above-described problems and achieve the object, an external power feeding control device (for example, the external power feeding control device 1 in the embodiment) of the fuel cell vehicle according to the first invention of the present invention has an anode (for example, A fuel cell stack (for example, in the embodiment) that generates electricity by the fuel (for example, hydrogen in the embodiment) and air supplied to the cathode (for example,
さらに、本発明の第2の発明に係る燃料電池車両の外部給電制御装置では、前記制御手段は、前記出力特性劣化情報として前記燃料電池スタックのインピーダンスを取得するインピーダンス取得手段(例えば、実施に形態におけるステップS03)と、前記燃料電池スタックの劣化の無い状態での出力特性を、前記インピーダンス取得手段によって取得された前記インピーダンスに基づき補正することによって、前記燃料電池スタックの非被毒状態での前記インピーダンスに応じた出力特性を取得する出力特性取得手段(例えば、実施に形態における電流電圧特性変換部(非被毒時)61Aが兼ねる)と、を備える。 Furthermore, in the external power supply control device for a fuel cell vehicle according to the second aspect of the present invention, the control means obtains impedance of the fuel cell stack as the output characteristic deterioration information (for example, in the embodiment). In step S03), the output characteristics of the fuel cell stack without deterioration are corrected based on the impedance acquired by the impedance acquisition means, whereby the fuel cell stack in the non-poisoned state is corrected. Output characteristic acquisition means for acquiring output characteristics according to impedance (for example, the current-voltage characteristic conversion unit (when not poisoned) 61A in the embodiment also serves as).
さらに、本発明の第3の発明に係る燃料電池車両の外部給電制御装置では、前記制御手段は、前記給電回路から前記機器への給電時に要求される負荷を取得する要求負荷取得手段(例えば、実施に形態における回復処理要求閾値出力部61C)と、前記要求負荷取得手段によって取得された前記負荷に基づき、前記給電回路から前記機器への給電が実行される時間に応じた前記被毒状態の変化を予測し、該被毒状態の変化に応じた前記出力電圧の低下量に対する閾値(例えば、実施に形態における回復処理要求閾値DTH)を取得する閾値取得手段(例えば、実施に形態における回復処理要求閾値出力部61Cが兼ねる)と、を備え、前記被毒状態検知手段は、前記出力電圧の検出値と前記出力電圧の推定値との差が、前記閾値取得手段によって取得された前記閾値を超えたか否かを判定することによって、前記回復動作の制御が必要とされる前記被毒状態の有無を検知する。
Furthermore, in the external power supply control device for a fuel cell vehicle according to a third aspect of the present invention, the control means acquires required load acquisition means (for example, a load required when power is supplied from the power supply circuit to the device) Based on the load acquired by the recovery processing request
本発明の第1の発明に係る燃料電池車両の外部給電制御装置によれば、燃料電池スタックの出力特性の劣化を、非被毒状態での出力特性劣化情報に応じた劣化と被毒状態に応じた劣化とに適切に区別して、被毒状態を精度よく検知することができる。これにより、燃料電池スタックの劣化のうち、被毒状態に応じた劣化に対して、被毒状態を解消するための回復動作を適切に制御することができ、燃料電池スタックの被毒による劣化を回復させて、所望の発電効率および給電可能時間を確保することができる。 According to the external power supply control device for a fuel cell vehicle according to the first aspect of the present invention, the deterioration of the output characteristics of the fuel cell stack is changed into the deterioration according to the output characteristic deterioration information in the non-poisoned state and the poisoned state. It is possible to accurately detect the poisoning state by appropriately distinguishing from the corresponding deterioration. As a result, the recovery operation for eliminating the poisoning state can be appropriately controlled with respect to the deterioration depending on the poisoning state among the deterioration of the fuel cell stack, and the deterioration due to the poisoning of the fuel cell stack can be prevented. By recovering, it is possible to secure desired power generation efficiency and power supply possible time.
本発明の第2の発明に係る燃料電池車両の外部給電制御装置によれば、例えば燃料電池スタックの温度状態などに応じて増大するインピーダンスに起因する燃料電池スタックの出力特性の劣化を適切に把握することができる。これにより、燃料電池スタックの劣化のうち、非被毒状態でのインピーダンスに応じて劣化した出力特性を精度よく取得することができる。 According to the external power supply control device for a fuel cell vehicle according to the second aspect of the present invention, for example, the deterioration of the output characteristics of the fuel cell stack due to an impedance that increases in accordance with the temperature state of the fuel cell stack, for example, can be properly grasped. can do. Thereby, the output characteristics deteriorated according to the impedance in the non-poisoned state among the deterioration of the fuel cell stack can be obtained with high accuracy.
本発明の第3の発明に係る燃料電池車両の外部給電制御装置によれば、給電回路から機器への給電が実行される時間に応じた被毒状態の変化を予測することによって、被毒状態の変化に応じた出力電圧の低下量に対して所望の適切な閾値を設定することができる。
これにより、例えば被毒状態が所定の程度を超えた状態に至るよりも前のタイミングなどの所望のタイミングで回復動作を適切に制御することができ、燃料電池スタックの被毒による劣化を的確に回復させて、所望の発電効率および給電可能時間を確保することができる。
According to the external power supply control device for a fuel cell vehicle according to the third aspect of the present invention, the poisoning state is predicted by predicting the change in the poisoning state according to the time when power is supplied from the power supply circuit to the device. A desired appropriate threshold can be set with respect to the amount of decrease in the output voltage in accordance with the change in.
As a result, for example, the recovery operation can be appropriately controlled at a desired timing such as a timing before the poisoning state exceeds a predetermined level, and deterioration due to poisoning of the fuel cell stack can be accurately performed. By recovering, it is possible to secure desired power generation efficiency and power supply possible time.
以下、本発明の一実施形態に係る燃料電池車両の外部給電制御装置について添付図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, an external power supply control device for a fuel cell vehicle according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
本実施の形態による燃料電池車両の外部給電制御装置1は、例えば図1に示すように、給電システム10を構成する燃料電池車両11に搭載され、この給電システム10は、例えば、燃料電池車両11と、この燃料電池車両11とは別体に設けられた外部給電装置12と、を備えて構成され、外部の交流機器などの外部負荷13に対して電力を供給する。
An external power supply control device 1 for a fuel cell vehicle according to the present embodiment is mounted on a
燃料電池車両の外部給電制御装置1は、例えば、燃料電池車両11の車両後部のトランクルーム内などに、燃料電池車両11の電源に接続された給電口11aを備え、外部給電装置12をトランクルーム内などに搭載可能である。
外部給電装置12は、例えば、燃料電池車両11に設けられた給電口11aに着脱可能に嵌合される給電コネクタ12aを備えている。
給電コネクタ12aは、例えば、給電口11aに設けられた複数の端子に電気的に接続可能な複数のコネクタピンを備えている。
The external power supply control device 1 of the fuel cell vehicle includes, for example, a
The external
The
燃料電池車両11と外部給電装置12とは、燃料電池車両11の給電口11aに外部給電装置12の給電コネクタ12aが嵌合され、この嵌合に伴って給電口11aの複数の端子に給電コネクタ12aの複数のコネクタピンが接続されることによって、電気的に接続される。
In the
また、外部給電装置12は、例えば、外部負荷13を電気的に接続可能な電力出力部12bを備え、給電コネクタ12aから入力された燃料電池車両11の直流電力を交流電力に変換して、この変換後の交流電力を電力出力部12bから外部負荷13に供給可能である。
The external
燃料電池車両の外部給電制御装置1は、例えば、燃料電池スタック21と、バッテリ22と、電圧調整器(VCU)23と、走行用モータ24と、パワードライブユニット(PDU)25と、エアポンプ26と、エアポンプ用インバータ(APINV)27と、ダウンバータ(DV)28と、12Vバッテリ29と、バッテリプリチャージ部30およびバッテリコンタクタ部31と、外部給電プリチャージ部32および外部給電コンタクタ部33と、制御装置34と、を備えて構成されている。
The external power supply control device 1 for a fuel cell vehicle includes, for example, a
燃料電池スタック21は、例えば、陽イオン交換膜などからなる固体高分子電解質膜を、アノード触媒およびガス拡散層からなる燃料極(アノード)21Aと、カソード触媒およびガス拡散層からなる酸素極(カソード)21Cとで挟持してなる電解質電極構造体を、更に一対のセパレータで挟持してなる燃料電池セルを多数組積層して構成されている。そして、燃料電池セルの積層体は一対のエンドプレートによって積層方向の両側から挟み込まれている。
The
燃料電池スタック21のカソード21Cには酸素を含む酸化剤ガス(反応ガス)である空気がエアポンプ26から供給可能であり、アノード21Aには水素を含む燃料ガス(反応ガス)が高圧の水素タンク(図示略)などから供給可能である。
そして、反応ガスの供給時に、アノード21Aのアノード触媒上で触媒反応によりイオン化された水素は、適度に加湿された固体高分子電解質膜を介してカソード21Cへと移動し、この移動に伴って発生する電子が外部回路に取り出され、直流電力を発生する。このときカソード21Cにおいては、水素イオン、電子及び酸素が反応して水が生成される。
Air, which is an oxidant gas (reaction gas) containing oxygen, can be supplied from the
Then, when the reaction gas is supplied, hydrogen ionized by the catalytic reaction on the anode catalyst of the
バッテリ22は、例えば、高圧系のリチウムイオン型などの2次電池であり、電圧調整器23を介して燃料電池スタック21に接続されている。
The
電圧調整器23は、例えば、DC−DCコンバータなどを備え、燃料電池スタック21とバッテリ22との間での電力の授受に対して電圧調整を行なう。
なお、電圧調整器23は、例えば、バッテリ22側に平滑コンデンサ23aを備えている。
The
The
走行用モータ24は、例えば、U相、V相、W相の3相のDCブラシレスモータであって、パワードライブユニット25による制御に応じて力行運転および発電運転可能である。
例えば、走行用モータ24は、各相のコイルに交流の相電流が通電されることで力行運転を行ない、変速機(T/M)24aを介して駆動輪Wを駆動する。また、燃料電池車両11の減速時などにおいて駆動輪側から駆動力が伝達されることで発電運転(回生運転)を行ない、発電電力(回生電力)を出力する。
The traveling
For example, the traveling
パワードライブユニット25は、例えば、トランジスタなどのスイッチング素子を複数用いてブリッジ接続してなるブリッジ回路および平滑コンデンサなどを具備するパルス幅変調(PWM)によるインバータを備えて構成されている。 The power drive unit 25 includes, for example, a bridge circuit formed by bridge connection using a plurality of switching elements such as transistors, and an inverter using pulse width modulation (PWM) including a smoothing capacitor.
このインバータは、例えば走行用モータ24の力行運転時において、制御装置34から出力されるPWM信号に基づき、各相毎に対をなす各スイッチング素子のオン(導通)/オフ(遮断)を切り替える。これによって、バッテリ22から電圧調整器23を介して供給される直流電力あるいは燃料電池スタック21から供給される直流電力を3相交流電力に変換し、走行用モータ24の各相のコイルへの通電を順次転流させることで交流の各相電流を通電する。
For example, during the power running operation of the traveling
一方、例えば走行用モータ24の発電運転時において、インバータは、走行用モータ24のロータの回転角に基づいて同期がとられたゲート信号に応じて各スイッチング素子をオン(導通)/オフ(遮断)させ、走行用モータ24から出力される交流の発電電力を直流電力に変換する。
On the other hand, for example, during power generation operation of the traveling
エアポンプ26は、例えば、エアポンプ用インバータ27から出力される交流電力によって回転駆動されるポンプ駆動用モータ(図示略)を備える電動コンプレッサであって、外部から空気を取り込んで圧縮し、圧縮後の空気を反応ガスとして燃料電池スタック21のカソードに供給する。
The
エアポンプ用インバータ27は、例えば、パルス幅変調(PWM)によるPWMインバータなどであり、制御装置34から出力される制御信号に基づき、バッテリ22から電圧調整器23を介して供給される直流電力あるいは燃料電池スタック21から供給される直流電力によって、エアポンプ26のポンプ駆動用モータを回転駆動し、ポンプ駆動用モータの回転数を制御する。
The
ダウンバータ28は、例えば、DC−DCコンバータなどを備え、バッテリ22の高圧の端子間電圧あるいは燃料電池スタック21から電圧調整器23を介して印加される高圧の電圧を低圧の所定電圧(12V)まで降圧して、降圧後の所定電圧の電力によって12Vバッテリ29を充電する。
The
12Vバッテリ29は、例えば、制御装置34および各種補機類からなる電気負荷を駆動するための低圧の所定電圧の電力を出力する。
The
バッテリプリチャージ部30およびバッテリコンタクタ部31は、例えば、バッテリ22と、電圧調整器23およびダウンバータ28との間に設けられている。
バッテリプリチャージ部30は、例えば、直列に接続されたプリチャージコンタクタ41およびプリチャージ抵抗42により構成されている。
The
The
バッテリコンタクタ部31は、例えば、燃料電池車両11の正極側の高圧ライン(HV+)においてバッテリ22の正極端子に接続された正極側バッテリコンタクタ43と、負極側の高圧ライン(HV−)においてバッテリ22の負極端子に接続された負極側バッテリコンタクタ44と、により構成されている。
そして、バッテリプリチャージ部30は、正極側バッテリコンタクタ43の両端に(つまり、正極側バッテリコンタクタ43に並列に)接続されている。
The
The
外部給電プリチャージ部32および外部給電コンタクタ部33は、例えば、バッテリプリチャージ部30およびバッテリコンタクタ部31と、給電口11aとの間に設けられている。
外部給電プリチャージ部32は、例えば、直列に接続されたプリチャージコンタクタ51およびプリチャージ抵抗52により構成されている。
The external power
The external power
外部給電コンタクタ部33は、例えば、燃料電池車両11の正極側の高圧ライン(HV+)において正極側バッテリコンタクタ43に接続された正極側外部給電コンタクタ53と、負極側の高圧ライン(HV−)において負極側バッテリコンタクタ44に接続された負極側外部給電コンタクタ54と、により構成されている。
そして、外部給電プリチャージ部32は、正極側外部給電コンタクタ53の両端に(つまり、正極側外部給電コンタクタ53に並列に接続されている。
The external
The external power
そして、各コンタクタ41,43,44,51,53,54は、例えば、制御装置34から出力される制御信号に基づき、導通および遮断を切り替え可能である。
And each contactor 41,43,44,51,53,54 can switch conduction | electrical_connection and interruption | blocking based on the control signal output from the
制御装置34は、例えば、CPU(Central Processing Unit)などの電子回路により構成されるECU(Electronic Control Unit:電子制御ユニット)61を備えている。
The
ECU61は、例えば、パワードライブユニット25の電力変換動作を制御することによって走行用モータ24の力行運転および発電運転を制御する。
例えば、ECU61は、各種のセンサやスイッチなどから出力される信号に基づき、走行用モータ24の目標トルクを算出し、実際に走行用モータ24から出力されるトルクを目標トルクに一致させるようにして、走行用モータ24に通電される電流に対するフィードバック制御などを実行する。
The
For example, the
ECU61は、例えば、エアポンプ用インバータ27の電力変換動作や反応ガスの流路に設けられた各種バルブの開閉や電圧調整器23の電圧調整動作などを制御することによって、燃料電池スタック21への反応ガスの供給および燃料電池スタック21の発電量(発電電力)を制御する。
The
ECU61は、例えば、各種のセンサやスイッチなどから出力される信号、さらに、インバータ制御装置82から出力される信号などに基づき、バッテリ22を含む高圧電装系の監視および保護などの制御を行なう。
The
例えば、ECU61は、イグニッションスイッチ71およびパワースイッチ72などの各指令信号と、速度センサ73およびアクセルペダル開度センサ74およびブレーキペダルスイッチ(図示略)などの各検出信号とに基づき、燃料電池車両11の運転状態を制御する。
For example, the
なお、イグニッションスイッチ71は、運転者の操作に応じて燃料電池車両11の起動および停止を指示する指令信号(IGSW)を出力する。
また、パワースイッチ72は、運転者の操作に応じて燃料電池スタック21の起動(例えば、エアポンプ26の起動など)を指示する指令信号(PSW)を出力する。
The
Further, the
また、速度センサ73は、燃料電池車両11の速度を検出する。
また、アクセルペダル開度センサ74は、運転者によるアクセルペダルの踏み込みに応じたアクセルペダルのストローク量(アクセル開度)を検出する。
また、ブレーキペダルスイッチは、運転者によるブレーキペダルの操作有無を検出する。
The
The accelerator
The brake pedal switch detects whether the driver has operated the brake pedal.
また、例えば、ECU61は、バッテリ22の端子間電圧(バッテリ電圧)VBを検出するバッテリ電圧センサ75および電流IBを検出するバッテリ電流センサ76および温度TBを検出するバッテリ温度センサ77の各検出信号に基づき、残容量SOC(State Of Charge)などの各種の状態量を算出する。
そして、算出した各種の状態量に基づいて、バッテリプリチャージ部30およびバッテリコンタクタ部31の導通および遮断を制御することによって、バッテリ22の充電および放電を制御する。
Further, for example, the
Then, based on the various state quantities calculated, the
さらに、ECU61は、燃料電池車両11に接続された外部給電装置12への給電および外部給電装置12の電力変換動作を制御するとともに、外部給電装置12の異常有無を検知する。
例えば、ECU61は、外部給電プリチャージ部32および外部給電コンタクタ部33の導通および遮断を制御することによって、外部給電装置12への給電を制御する。
Further, the
For example, the
なお、ECU61には、各種のセンサやスイッチなどとともに、燃料電池車両11の各種の状態を表示する計器類からなるメータ78が接続されている。
Note that the
また、例えば、ECU61は、燃料電池スタック21の出力電圧(実FC電圧)VFを検出するFC電圧センサ80Aおよび出力電流(実FC電流)IFを検出するFC電流センサ80BおよびインピーダンスIMを検出するインピーダンスセンサ80Cおよび後述する第5温度センサ122eの各検出信号に基づき、燃料電池スタック21の状態(例えば、劣化状態など)を検知する。そして、検知した状態に基づいて、燃料電池スタック21の動作を制御する。
Further, for example, the
なお、インピーダンスセンサ80Cは、例えば、燃料電池スタック21に一定周波数の電流を通電したときの電圧挙動からインピーダンスIMを検出する。
For example, the
外部給電装置12は、例えば、少なくとも1つ以上のインバータ81と、インバータ制御装置82と、を備えて構成されている。
The external
インバータ81は、例えば、トランジスタなどのスイッチング素子を複数用いてブリッジ接続してなるブリッジ回路および平滑コンデンサなどを備え、インバータ制御装置82から出力されるスイッチング指令信号に基づき、各スイッチング素子のオン(導通)/オフ(遮断)を切り替える。これによって、燃料電池車両11に設けられた給電口11aに嵌合された給電コネクタ12aを介して燃料電池車両11の電源(例えば、燃料電池スタック21と、バッテリ22となど)から供給される直流電力を交流電力に変換し、変換後の交流電力を外部負荷13に供給可能である。
なお、インバータ81は、例えば、平滑コンデンサ81aを介して外部給電コンタクタ部33に接続されている。
The
The
インバータ制御装置82は、例えば、燃料電池車両11のECU61から供給される制御用電力によって作動し、ECU61から出力される各種の指令信号に応じて、インバータ81の電力変換動作および給電コネクタ12aの電磁ロック83の動作を制御することによって外部負荷13への給電を制御する。
The
なお、インバータ81の正極側および負極側の入力端子は、燃料電池車両11の給電口11aに外部給電装置12の給電コネクタ12aが嵌合されることによって、電磁ロック83を介して、燃料電池車両11の正極側および負極側の高圧ライン(HV+),(HV−)に接続可能となる。
電磁ロック83は、インバータ制御装置82の制御によって、インバータ81の正極側および負極側の入力端子と、燃料電池車両11の正極側および負極側の高圧ライン(HV+),(HV−)との間の電気的な接続と遮断とを切り替える。
The input terminal on the positive electrode side and the negative electrode side of the
The
また、インバータ制御装置82は、例えば、インバータ81の入力電圧(インバータ電圧VI)を検出するインバータ電圧センサ84の検出信号に基づき、外部給電装置12の状態に係る情報の信号を出力する。
Further, the
インバータ制御装置82は、例えば、給電コネクタ12aに備えられた各コネクタピンに接続されている。
また、燃料電池車両11の給電口11aは、給電コネクタ12aの各コネクタピンに接続される各端子を備え、制御装置34のECU61は、適宜の信号線によって給電口11aの各端子に接続されている。
これらにより、燃料電池車両11のECU61と、インバータ制御装置82とは、燃料電池車両11の給電口11aに外部給電装置12の給電コネクタ12aが嵌合され、この嵌合に伴って給電口11aの複数の端子に給電コネクタ12aの複数のコネクタピンが接続された状態において、相互に各種の信号を送受信可能である。
For example, the
The
As a result, the
なお、燃料電池車両11のECU61とインバータ制御装置82との間で送受信される信号は、例えば、外部給電装置12から外部負荷13への電力の出力要求(外部給電要求)を指示する信号と、外部給電装置12から外部負荷13への電力の出力許可を指示する信号と、燃料電池車両11から外部給電装置12への給電の許可および禁止を指示する信号と、給電口11aと給電コネクタ12aとの嵌合有無を示す信号(例えば、嵌合信号など)と、ECU61からインバータ制御装置82へと供給される制御用電圧の信号と、インバータ電圧センサ84により検出されたインバータ電圧(検出値)VIの検出結果の信号と、外部給電装置12が外部負荷13への給電時に要求する負荷(外部要求負荷)RLを指示する信号と、などである。
In addition, the signal transmitted / received between ECU61 of the
燃料電池スタック21は、例えば図2に示すように、燃料電池システム100を構成している。
そして、燃料電池車両の外部給電制御装置1は、例えば、燃料電池システム100を備えている。
燃料電池システム100は、例えば、燃料電池スタック(FC)21と、ガス供給系100aと、冷却系100bと、を備えている。
For example, as shown in FIG. 2, the
And the external electric power feeding control apparatus 1 of a fuel cell vehicle is provided with the
The
ガス供給系100aは、例えば、インテイク101と、エアポンプ(AP)26と、空冷式インタークーラ(IC)103と、加湿器104と、圧力制御弁105と、インジェクション106と、水素タンク107と、タンク内水素遮断弁108と、第1水素供給弁109と、水素遮断弁110と、第2水素供給弁111と、エゼクタ112と、気液分離器113と、循環弁114と、空気取入弁115と、パージ弁116と、排気弁117と、ドレイン弁118と、希釈器120と、希釈補助弁121と、第1〜第5温度センサ122a〜122eと、流量センサ123と、第1〜第4圧力センサ124a〜124dと、を備えている。
The
インテイク101は、例えば、燃料電池スタック21のカソード供給口21aに一端が接続されたカソードガス流路100Aの他端(つまり、ガス流通方向の上流端)に設けられている。
エアポンプ26は、例えば、カソードガス流路100Aにおいてインテイク101よりも下流側に設けられ、制御装置34により駆動制御されるエアーコンプレッサーなどを備えている。
エアポンプ26は、例えば、インテイク101を介して外部から空気を取り込んで圧縮し、圧縮後の空気をカソードガス流路100Aに排出する。
The
The
For example, the
なお、例えば、インテイク101とエアポンプ26との間のカソードガス流路100Aには第1温度センサ122aおよび流量センサ123が備えられ、第1温度センサ122aおよび流量センサ123は、エアポンプ26によって外部から取り込まれる空気の温度T1および流量G1を検出し、検出結果の信号を出力する。
For example, the cathode
空冷式インタークーラ103は、例えば、カソードガス流路100Aにおいてエアポンプ26よりも下流側に設けられ、エアポンプ26から排出された空気を冷却し、冷却後の空気をカソードガス流路100Aに排出する。
For example, the air-cooled
加湿器104は、例えば、空冷式インタークーラ103とカソード供給口21aとの間でカソードガス流路100Aに接続されるとともに、燃料電池スタック21のカソード排出口21bに一端(つまり、排出ガス流通方向の上流端)が接続されたカソードガス排出流路100Bに接続され、中空糸膜などの水透過膜を備えて構成されている。
For example, the humidifier 104 is connected to the cathode
加湿器104は、例えば、燃料電池スタック21のカソード21Cから排出された空気などの排出ガス(カソードオフガス)を加湿用のガスとして用いて、カソードガス流路100Aの空気(カソードガス)を加湿する。
加湿器104は、例えば、エアポンプ26から供給された空気と燃料電池スタック21のカソード21Cから排出された湿潤状態の排出ガスとを水透過膜を介して接触させることで、排出ガスに含まれる水分(特に、水蒸気)のうち水透過膜の膜穴を透過した水分を空気(カソードガス)に添加する。
For example, the humidifier 104 humidifies the air (cathode gas) in the cathode
The humidifier 104, for example, brings the moisture contained in the exhaust gas by bringing the air supplied from the
なお、加湿器104を迂回するようにしてカソードガス流路100Aに接続されたカソードガス迂回流路100Cには第1圧力センサ124aが備えられ、第1圧力センサ124aはカソードガス迂回流路100C内の空気の圧力を検出し、検出結果の信号を出力する。
また、カソード排出口21bと加湿器104との間のカソードガス排出流路100Bには第2温度センサ122bが備えられ、第2温度センサ122bは、カソード排出口21bから排出されたカソードオフガスの温度T2を検出し、検出結果の信号を出力する。
The cathode
The cathode gas discharge channel 100B between the
圧力制御弁105は、例えば、カソードガス排出流路100Bにおいて加湿器104の下流側と希釈器120との間に設けられ、制御装置34の制御によって、カソードガス排出流路100B内のカソードオフガスの圧力を制御する。
The
インジェクション106は、例えば、カソードガス流路100Aにおいて空冷式インタークーラ103と加湿器104との間から分岐する信号ガス流路100Dに設けられ、信号ガス流路100D内の空気の圧力を信号圧として第2水素供給弁111に供給する。
The
水素タンク107は、例えば、燃料電池スタック21のアノード供給口21cに一端が接続されたアノードガス流路100Eの他端(つまり、ガス流通方向の上流端)に設けられ、圧縮された水素を貯留し、水素を排出可能である。
タンク内水素遮断弁108は、例えば、水素タンク107に設けられ、水素タンク107からの水素の排出を遮断可能である。
The
The in-tank
なお、水素タンク107とタンク内水素遮断弁108との間のアノードガス流路100Eには第3温度センサ122cが備えられ、第3温度センサ122cは、水素タンク107から排出される水素の温度T3を検出し、検出結果の信号を出力する。
The anode
第1水素供給弁109は、例えば、アノードガス流路100Eにおいてタンク内水素遮断弁108よりも下流側に設けられ、制御装置34の制御などによって、水素タンク107から排出された水素の圧力を減圧し、減圧後の水素をアノードガス流路100Eに排出する。
なお、タンク内水素遮断弁108と第1水素供給弁109との間のアノードガス流路100Eには第2圧力センサ124bが備えられ、第2圧力センサ124bは、第1水素供給弁109よりも上流側におけるアノードガス流路100E内の水素の圧力P2を検出し、検出結果の信号を出力する。
The first
The anode
水素遮断弁110は、例えば、アノードガス流路100Eにおいて第1水素供給弁109よりも下流側に設けられ、制御装置34の制御などによって、アノードガス流路100E内の水素の流通を遮断可能である。
なお、第1水素供給弁109と水素遮断弁110との間のアノードガス流路100Eには第3圧力センサ124cが備えられ、第3圧力センサ124cは、第1水素供給弁109よりも下流側におけるアノードガス流路100E内の水素の圧力P3を検出し、検出結果の信号を出力する。
The
The anode
第2水素供給弁111は、例えば、アノードガス流路100Eにおいて水素遮断弁110の下流側に設けられ、インジェクション106から供給される信号圧に応じた圧力の水素を、アノードガス流路100Eに排出し、燃料電池スタック21のアノード21Aとカソード21Cとの間の極間差圧を所定圧に保持する。
The second
エゼクタ112は、例えば、アノードガス流路100Eにおいて第2水素供給弁111よりも下流側に設けられている。
エゼクタ112は、例えば、アノードガス流路100Eの上流側に接続されたノズル112aと、アノードガス流路100Eの下流側に接続された排出管112bと、燃料電池スタック21のアノード排出口21dに一端(つまり、排出ガス流通方向の上流端)が接続されたアノードガス排出流路100Fから分岐するアノードガス循環流路100Gに接続された副流導入管112cと、を備えている。
For example, the
For example, the
エゼクタ112は、例えば、燃料電池スタック21のアノード21Aを通過してアノード排出口21dから排出された未反応の水素を含む排出ガス(アノードオフガス)の一部を、第2水素供給弁111からアノードガス流路100Eに供給された水素に混合して、燃料電池スタック21のアノード21Aに再び供給する。
For example, the
気液分離器113は、例えば、アノードガス排出流路100Fに設けられ、アノードガス排出流路100F内の排出ガス(アノードオフガス)に含まれる水分を分離し、分離後の排出ガスをガス排出口113aから排出し、分離後の水分を水分排出口113bから排出する。
なお、気液分離器113には第4温度センサ122dが備えられ、第4温度センサ122dは、気液分離器113内の排出ガスの温度T4を検出し、検出結果の信号を出力する。
The gas-
The gas-
循環弁114は、例えば、気液分離器113のガス排出口113aとエゼクタ112の副流導入管112cとを接続するアノードガス循環流路100Gに設けられた逆止弁などである。
循環弁114は、例えば、気液分離器113からエゼクタ112へと向かう方向とされる順方向のガス流通を許容し、エゼクタ112から気液分離器113へと向かう方向とされる逆方向のガス流通を遮断する。
The
The
空気取入弁115は、例えば、カソードガス流路100Aにおいて空冷式インタークーラ103と加湿器104との間から分岐してアノードガス流路100Eにおいてエゼクタ112とアノード供給口21cとの間に接続される空気取入流路100Hに設けられている。
空気取入弁115は、例えば、制御装置34の制御によって、掃気用などの空気をカソードガス流路100Aからアノードガス流路100Eに供給可能である。
For example, the
The
なお、空気取入弁115とアノードガス流路100Eとの間の空気取入流路100Hには第4圧力センサ124dが備えられ、第4圧力センサ124dは、空気取入弁115よりも下流側における空気取入流路100H内の空気の圧力P4を検出し、検出結果の信号を出力する。
The air
パージ弁116は、例えば、アノードガス排出流路100Fにおいて気液分離器113のガス排出口113aと希釈器120との間に設けられ、制御装置34の制御によって、気液分離器113のガス排出口113aから排出された排出ガスを希釈器120に供給可能である。
The
排気弁117は、例えば、アノードガス排出流路100Fにおいて気液分離器113のガス排出口113aとカソードガス排出流路100Bにおいて圧力制御弁105と希釈器120との間とを接続するガス排出流路100Jに設けられている。
排気弁117は、例えば、制御装置34の制御によって、空気取入弁115を介してアノードガス流路100Eに導入された後に気液分離器113から排出された掃気用などの空気を、ガス排出流路100Jおよびカソードガス排出流路100Bを介して希釈器120に供給可能である。
The
The
ドレイン弁118は、例えば、気液分離器113の水分排出口113bとアノードガス排出流路100Fにおいてパージ弁116と希釈器120との間とを接続する水分排出流路100Kに設けられ、制御装置34の制御によって、気液分離器113の水分排出口113bから排出された水分を希釈器120に供給可能である。
The
希釈器120は、例えば、パージ弁116から排出された排出ガスの水素濃度を、圧力制御弁105から排出された空気と希釈補助弁121から排出された空気とにより希釈し、希釈後の水素濃度が所定濃度以下に低減された排出ガスを外部(例えば、大気中など)に排出可能である。
For example, the
希釈補助弁121は、例えば、カソードガス流路100Aにおいて空冷式インタークーラ103と加湿器104との間から分岐する希釈補助流路100Lに設けられ、制御装置34の制御によって、希釈補助流路100L内の空気を希釈器120に供給可能である。
For example, the dilution
冷却系100bは、例えば、ウォーターポンプ(WP)131と、ラジエータ132と、ラジエータファン133と、サーモスタットバルブ134と、熱交換器135と、イオン交換器136と、を備えている。
The
ウォーターポンプ131は、例えば、エアポンプ26と同軸であって、エアポンプ26と同調して回転可能とされ、燃料電池スタック21内に設けられた冷媒流路を経由する冷媒循環流路100Mにおいて冷媒供給口21e側に設けられ、冷媒循環流路100M内の冷却媒体である冷却水を取り込んで昇圧し、昇圧後の冷却水を冷媒供給口21eへと排出する。
For example, the
ラジエータ132は、例えば、冷媒循環流路100Mにおいて冷媒排出口21f側に設けられ、冷媒排出口21fから排出された冷却水を、自然送風あるいはラジエータファン133による強制送風によって冷却し、冷却後の冷却水を冷媒循環流路100Mに排出する。
The
なお、例えば、冷媒循環流路100Mにおいて冷媒排出口21fよりも下流側には第5温度センサ122eが備えられ、第5温度センサ122eは、冷媒排出口21fから排出される冷却水の温度T5を検出し、検出結果の信号を出力する。
For example, a
サーモスタットバルブ134は、例えば、内部を流通する冷却水の温度に応じて、燃料電池スタック21の冷媒排出口21fから排出された冷却水と、ラジエータ132から排出された冷却水と、を切り替えてウォーターポンプ131に供給可能である。
サーモスタットバルブ134は、例えば、冷却水が所定温度以下の場合には、燃料電池スタック21の冷媒排出口21fから排出された冷却水を、ラジエータ132を迂回してウォーターポンプ131に供給する。一方、例えば、冷却水が所定温度よりも高い場合には、燃料電池スタック21の冷媒排出口21fから排出された後にラジエータ132を経由した冷却水をウォーターポンプ131に供給する。
For example, the
For example, when the cooling water is below a predetermined temperature, the
熱交換器135は、例えば、冷媒循環流路100Mにおいてウォーターポンプ131と燃料電池スタック21の冷媒供給口21eとの間から分岐する分岐冷媒流路100Nに設けられ、冷媒循環流路100Mから分岐冷媒流路100Nに流通した一部の冷却水によって、アノードガス流路100Eにおける第2水素供給弁111とエゼクタ112との間で水素を冷却する。
The
なお、分岐冷媒流路100Nにおける冷媒流通方向で熱交換器135よりも下流側には気液分離器113が設けられ、気液分離器113は、分岐冷媒流路100N内の冷却水によって冷却される。
A gas-
イオン交換器136は、例えば、分岐冷媒流路100Nにおいて気液分離器113よりも下流側に設けられ、冷却液中に存在するイオンを除去し、冷却液の導電率を低下させ、イオン除去後の冷却水を、冷媒循環流路100Mにおける燃料電池スタック21の冷媒排出口21fとラジエータ132およびサーモスタットバルブ134との間へと排出する。
The
本実施の形態による給電システム10は上記構成を備えており、次に、燃料電池車両の外部給電制御装置1の動作、特に、ECU61の動作について説明する。
The
ECU61は、例えば図3に示すように、電流電圧特性変換部(非被毒時)61Aと、出力電圧低下量算出部61Bと、回復処理要求閾値出力部61Cと、回復処理要否判定部61Dと、を備えている。
For example, as shown in FIG. 3, the
電流電圧特性変換部(非被毒時)61Aは、例えば図4に示すように、燃料電池スタック21の劣化の無い状態(例えば、初期状態など)での出力特性(例えば、電流電圧特性(劣化無し))のデータ(例えば、マップデータなど)を記憶している。
また、電流電圧特性変換部(非被毒時)61Aは、例えば、燃料電池スタック21のインピーダンスIMに応じて燃料電池スタック21の劣化の無い状態の出力特性を補正するためのデータ(例えば、テーブルデータなど)を記憶している。
For example, as shown in FIG. 4, the current-voltage characteristic conversion unit (when not poisoned) 61 </ b> A outputs power characteristics (for example, current-voltage characteristics (deterioration)) in a state where the
In addition, the current-voltage characteristic conversion unit (at the time of non-poisoning) 61A, for example, data (for example, a table) for correcting the output characteristics of the
電流電圧特性変換部(非被毒時)61Aは、例えば、インピーダンスセンサ80Cによって検出された燃料電池スタック21のインピーダンスIMに基づき、劣化の無い状態の出力特性を補正することによって、燃料電池スタック21の非被毒状態でのインピーダンスIMに応じた出力特性(例えば、インピーダンス増大時電流電圧特性(非被毒))のデータ(例えば、マップデータなど)を生成する。
For example, the current-voltage characteristic conversion unit (at the time of non-poisoning) 61A corrects the output characteristics in a state without deterioration based on the impedance IM of the
なお、燃料電池スタック21の非被毒状態とは、例えば、アノード触媒およびカソード触媒の酸化被毒の程度が無視できる状態などである。
そして、電流電圧特性変換部(非被毒時)61Aは、例えば、FC電流センサ80Bによって検出された燃料電池スタック21の実FC電流IFに基づき、非被毒状態でのインピーダンスIMに応じた出力特性から燃料電池スタック21の実際の出力状態(例えば、実FC電流IFなど)に対応する出力電圧の推定値(FC電圧推定値(非被毒時)VF0)を取得する。
The non-poisoned state of the
Then, the current-voltage characteristic conversion unit (at the time of non-poisoning) 61A, for example, based on the actual FC current IF of the
出力電圧低下量算出部61Bは、例えば、FC電圧センサ80Aによって検出された燃料電池スタック21の実FC電圧VFから、電流電圧特性変換部(非被毒時)61Aによって推定されたFC電圧推定値(非被毒時)VF0を減算することによって、燃料電池スタック21の被毒状態に応じた出力電圧の低下量(VF−VF0)を算出する。
The output voltage decrease
回復処理要求閾値出力部61Cは、例えば図5に示すように、外部給電装置12から取得される外部要求負荷RLと、燃料電池スタック21から外部給電装置12への電力の供給時(外部給電時)における燃料電池スタック21の被毒状態の変化に応じた出力特性(例えば、出力電圧など)の低下量(触媒被毒電流電圧特性低下量)の変化と、の対応関係を示すデータ(例えば、テーブルデータなど)を記憶している。
For example, as illustrated in FIG. 5, the recovery processing request threshold
例えば図5に示すデータは予め実施された試験などによって作成され、外部給電時の外部要求負荷RLは不変であると仮定されて、外部給電が実行される時間の増大に伴い、燃料電池スタック21の出力特性(例えば、出力電圧など)が低下傾向に変化すること(つまり、低下量の絶対値が増大すること)を示している。
さらに、例えば図5に示すデータは、外部要求負荷RLが小さいほど、燃料電池スタック21の出力特性(例えば、出力電圧など)の単位時間当たりの低下度合が大きいことを示している。
For example, the data shown in FIG. 5 is created by a test performed in advance, and it is assumed that the external required load RL at the time of external power supply is unchanged, and the
Further, for example, the data shown in FIG. 5 indicates that the degree of decrease per unit time in the output characteristics (for example, output voltage) of the
回復処理要求閾値出力部61Cは、例えば図6に示すように、外部給電装置12から出力される外部要求負荷RLと、燃料電池スタック21の被毒状態を解消するための回復動作の実行要否を判定するための出力電圧の低下量に対する閾値(回復処理要求閾値DTH)と、の対応関係を示すデータ(例えば、所定テーブルデータなど)を記憶している。
For example, as illustrated in FIG. 6, the recovery process request
例えば図6に示すデータは、外部要求負荷RLの増大に伴い、出力電圧の低下量に対する閾値(回復処理要求閾値DTH)の絶対値が増大傾向に変化することを示している。
回復処理要求閾値DTHは、例えば、図5に示すデータにおいて、燃料電池スタック21の出力特性(例えば、出力電圧など)の低下量が所定閾値DTHLに到達するタイミングよりも所定時間ΔTだけ前のタイミングにおける低下量の値とされている。
For example, the data shown in FIG. 6 indicates that the absolute value of the threshold value (recovery process request threshold value DTH) with respect to the amount of decrease in the output voltage changes with an increase in the external request load RL.
For example, in the data shown in FIG. 5, the recovery processing request threshold value DTH is a timing that is a predetermined time ΔT before the timing at which the reduction amount of the output characteristics (for example, output voltage) of the
例えば、第1外部要求負荷RL1に対する回復処理要求閾値DTHは、出力特性の低下量が所定閾値DTHLに到達する時刻t1bよりも所定時間ΔTだけ前の時刻t1aにおける低下量の値DTH1である。
例えば、第2外部要求負荷RL2(>RL1)に対する回復処理要求閾値DTHは、出力特性の低下量が所定閾値DTHLに到達する時刻t2bよりも所定時間ΔTだけ前の時刻t2aにおける低下量の値DTH2(<DTH1)である。
例えば、第3外部要求負荷RL3(>RL2)に対する回復処理要求閾値DTHは、出力特性の低下量が所定閾値DTHLに到達する時刻t3bよりも所定時間ΔTだけ前の時刻t3aにおける低下量の値DTH3(<DTH2)である。
For example, the recovery process request threshold value DTH for the first external required load RL1 is the value DTH1 of the decrease amount at time t1a that is a predetermined time ΔT before the time t1b when the decrease amount of the output characteristic reaches the predetermined threshold value DTHL.
For example, the recovery process request threshold value DTH for the second external required load RL2 (> RL1) is a reduction amount value DTH2 at a time t2a that is a predetermined time ΔT before the time t2b when the output characteristic reduction amount reaches the predetermined threshold value DTHL. (<DTH1).
For example, the recovery process request threshold value DTH for the third external required load RL3 (> RL2) is the value DTH3 of the decrease amount at time t3a that is a predetermined time ΔT before the time t3b when the output characteristic decrease amount reaches the predetermined threshold value DTHL. (<DTH2).
なお、回復処理要求閾値DTHは、例えば、燃料電池スタック21の被毒状態を解消するための回復動作の実行に伴って発生する騒音および振動の程度が所定の許容範囲内であるように、かつ、回復動作の実行によって燃料電池スタック21の発電効率を所定の程度以上に改善可能であるようにして、設定されている。
The recovery process request threshold value DTH is set so that, for example, the degree of noise and vibration generated with the execution of the recovery operation for eliminating the poisoning state of the
回復処理要求閾値出力部61Cは、例えば、外部給電装置12から取得した外部要求負荷RLに基づき、外部給電が実行される時間に応じた燃料電池スタック21の被毒状態の変化および該被毒状態の変化に応じた出力電圧の低下量の変化を予測し、出力電圧の低下量に対する閾値(回復処理要求閾値DTH)を取得する。
The recovery process request threshold
回復処理要否判定部61Dは、例えば、出力電圧低下量算出部61Bによって算出された燃料電池スタック21の被毒状態に応じた出力電圧の低下量(VF−VF0)は、回復処理要求閾値出力部61Cによって取得された回復処理要求閾値DTH以下であるか否かを判定する。つまり、実FC電圧VFがFC電圧推定値(非被毒時)VF0から低下した低下量の絶対値が回復処理要求閾値DTHの絶対値以上になったか否かを判定する。そして、この判定結果に応じて、燃料電池スタック21の被毒状態を解消するための回復動作の実行要否を示す回復処理要求フラグF_Resを出力する。
For example, the recovery process
回復処理要否判定部61Dは、例えば、低下量(VF−VF0)が回復処理要求閾値DTH以下であれば(つまり、実FC電圧VFの低下が大きい場合)、回復処理要求フラグF_Resのフラグ値に回復動作の実行を示す「1」を設定する。
一方、低下量(VF−VF0)が回復処理要求閾値DTHよりも大きければ(つまり、実FC電圧VFの低下が小さい場合)、回復処理要求フラグF_Resのフラグ値に回復動作の実行不要を示す「0」を設定する。
For example, when the reduction amount (VF−VF0) is equal to or less than the recovery processing request threshold DTH (that is, when the actual FC voltage VF is greatly reduced), the recovery processing
On the other hand, if the decrease amount (VF−VF0) is larger than the recovery process request threshold value DTH (that is, when the decrease in the actual FC voltage VF is small), the flag value of the recovery process request flag F_Res indicates that the recovery operation need not be executed. Set to “0”.
ECU61は、例えば、回復処理要否判定部61Dによって設定された回復処理要求フラグF_Resのフラグ値に応じて、燃料電池スタック21の被毒状態を解消するための回復動作を制御する。
For example, the
ECU61は、例えば、燃料電池スタック21の被毒状態を解消するための回復動作として、バッテリ22の残容量SOCが所定値以上である場合などにおいて、燃料電池車両11から外部給電装置12に供給される電力を不変に維持しつつ、かつ、燃料電池スタック21の出力電力を低下させつつ、実FC電圧VFを所定電圧VFTH以下に制御する。
The
ECU61は、例えば、電流制御、低ストイキ制御、ディスチャージ制御などによって、実FC電圧VFを所定電圧VFTH以下に制御する。
The
ECU61は、電流制御では、例えば、電圧調整器23の電圧調整動作などを制御することによって、燃料電池スタック21の出力特性(例えば、電流電圧特性など)に応じて実FC電圧VFが所定電圧VFTH以下になるようにして、燃料電池スタック21の実FC電流IFを所定電流以上に制御する。
In the current control, the
ECU61は、低ストイキ制御では、例えば、ストイキ(例えば、カソードに供給される空気に対して設定されるエアストイキなど)を制御する際に、燃料電池スタック21の発電効率を優先させるようになどして設定されたストイキ(通常ストイキ)に比べて、より小さな値のストイキ(低ストイキ)を維持することによって、実FC電圧VFを所定電圧VFTH以下にする。
なお、ストイキは、例えば、燃料電池スタック21に供給される反応ガスの理論消費量に対する供給量の比率を示す。
In the low stoichiometric control, for example, the
The stoichiometry indicates, for example, the ratio of the supply amount to the theoretical consumption amount of the reaction gas supplied to the
ECU61は、ディスチャージ制御では、例えば、燃料電池スタック21に対する反応ガスの供給を停止(例えば、エアポンプ26の駆動停止など)した状態で燃料電池スタック21から放電させることによって、実FC電圧VFを所定電圧VFTH以下にする。
In the discharge control, the
なお、燃料電池システム100は、例えば、燃料電池スタック21から電力が供給される電気機器として、各種の補機類やバッテリ22などに加えて、制御装置34の制御によって燃料電池スタック21に対する接続および遮断が切り替え可能かつ負荷電流が変更可能とされた電気負荷(例えば、ディスチャージ抵抗や電子負荷など)などを備えていてもよい。
The
ECU61は、例えば、燃料電池スタック21を構成する複数の燃料電池セルのそれぞれのセル電位が面内でばらつくことに対応したうえで、すべての燃料電池セルの各セル電位が所定セル電位以下になるようにして、実FC電圧VFを所定電圧VFTH以下にする。
ECU61は、例えば図7(A),(B)に示すように、カーボン系触媒担体上に白金あるいは白金合金の触媒が担持された燃料電池セルのセル電位に対するロー側閾セル電位VLおよびハイ側閾セル電位VHによって規定される各領域のうち、白金酸化還元進行領域および白金酸化安定領域を避けるようにしつつ、燃料電池セルの劣化量が所定値以下になるようにして、白金還元領域あるいは白金還元領域よりも低い電位側の領域において所定セル電位(例えば、0.6Vなど)を設定している。
For example, the
For example, as shown in FIGS. 7A and 7B, the
なお、ロー側閾セル電位VLおよびハイ側閾セル電位VHは、例えば、給電システム10および燃料電池車両11などの状態と、燃料電池システム100の環境と、燃料電池スタック21の各触媒の状態と、セル電位の変動速度となどに応じて変化する。
ECU61は、例えば図7(A)に示すように、セル電位の変動速度(例えば、第1および第2変動速度など)に応じて変化する触媒のサイクリックボルタメントリー図などに基づいてロー側閾セル電位VLおよびハイ側閾セル電位VHを取得する。
Note that the low-side threshold cell potential VL and the high-side threshold cell potential VH are, for example, the states of the
For example, as shown in FIG. 7A, the
なお、白金酸化還元進行領域は、例えば、酸化と還元との繰り返しによって触媒の白金が溶けることによって劣化が進行する領域である。
また、白金酸化安定領域は、例えば、安定的に触媒の白金が酸化される領域であり、触媒担体のカーボンが酸化される領域を含む。
また、白金還元領域は、例えば、触媒の白金が還元される領域であり、還元された白金の凝集が増加する領域を含む。
Note that the platinum oxidation-reduction progress region is a region in which deterioration progresses, for example, when platinum of the catalyst is dissolved by repetition of oxidation and reduction.
The platinum oxidation stable region is, for example, a region where the platinum of the catalyst is stably oxidized, and includes a region where the carbon of the catalyst carrier is oxidized.
The platinum reduction region is, for example, a region where the platinum of the catalyst is reduced, and includes a region where aggregation of the reduced platinum increases.
また、ECU61は、例えば、燃料電池スタック21のインピーダンスIMに応じて、インピーダンスIMに応じて劣化した出力特性を回復するための回復動作を制御する。
例えば、ECU61は、燃料電池スタック21の温度状態などに応じて増大するインピーダンスIMを低下させるとともに、燃料電池スタック21の高温および乾燥に起因して低下した出力特性を回復するために、燃料電池スタック21の加湿あるいは冷却を制御する。
なお、ECU61は、燃料電池スタック21の加湿では、例えば、バッテリ22による充電が可能な範囲内において燃料電池スタック21の発電電力を増大させるなどの制御を行なう。
また、ECU61は、燃料電池スタック21の冷却では、例えば、ラジエータファン133の駆動や、外部給電装置12のインバータ81の出力抑制などを制御する。
Further, for example, the
For example, the
The
In cooling the
以下に、ECU61の動作の一例について説明する。なお、以下に示す一連の処理は、例えば、所定周期などで繰り返し実行される。
先ず、例えば図8に示すステップS01においては、外部給電装置12から外部負荷13への電力の出力要求(外部給電要求)によって外部給電の実施が指示されているか否かを判定する。
この判定結果が「NO」の場合には、ステップS02に進む。
一方、この判定結果が「YES」の場合には、後述するステップS03に進む。
そして、ステップS02においては、走行用モータ24の駆動による燃料電池車両11の走行中などの運転状態であると判断して、走行用モータ24の駆動などに要する要求電力に応じたエネルギーマネジメントの制御(例えば、燃料電池スタック21の発電と、バッテリ22の充電および放電と、などの制御)を実行し、エンドに進む。
Below, an example of operation | movement of ECU61 is demonstrated. Note that the following series of processing is repeatedly executed at a predetermined cycle, for example.
First, for example, in step S01 shown in FIG. 8, it is determined whether or not execution of external power supply is instructed by a power output request (external power supply request) from the external
If this determination is “NO”, the flow proceeds to step S 02.
On the other hand, if this determination is “YES”, the flow proceeds to step S 03 described later.
In step S02, it is determined that the
また、ステップS03においては、燃料電池スタック21のインピーダンスIMを計測する。
次に、ステップS04においては、インピーダンスIMは所定値IMTH以上であるか否かを判定する。
この判定結果が「NO」の場合には、ステップS05に進み、このステップS05においては、燃料電池スタック21の高温および乾燥を解消するための動作の実行中か否かを示す乾燥解消回復処理中フラグのフラグ値に「0」を設定して、後述するステップS10に進む。
一方、この判定結果が「YES」の場合には、ステップS06に進む。
In step S03, the impedance IM of the
Next, in step S04, it is determined whether or not the impedance IM is equal to or greater than a predetermined value IMTH.
If this determination is “NO”, the flow proceeds to step S 05, and in this step S 05, the drying elimination recovery process indicating whether or not the operation for eliminating the high temperature and drying of the
On the other hand, if this determination is “YES”, the flow proceeds to step S 06.
次に、ステップS06においては、乾燥解消回復処理中フラグのフラグ値に、燃料電池スタック21の高温および乾燥を解消するための動作の実行中を示す「1」を設定する。
次に、ステップS07においては、第5温度センサ122eによって検出される冷却水の温度T5は所定温度以上であるか否かを判定する。
この判定結果が「NO」の場合には、ステップS08に進み、このステップS08においては、燃料電池スタック21の加湿を制御し、後述するステップS10に進む。
一方、この判定結果が「YES」の場合には、ステップS09に進み、このステップS09においては、燃料電池スタック21の冷却を制御し、ステップS10に進む。
Next, in step S06, “1” indicating that the operation for eliminating the high temperature and drying of the
Next, in step S07, it is determined whether the temperature T5 of the cooling water detected by the
If this determination is “NO”, the flow proceeds to step S 08, where the humidification of the
On the other hand, if this determination is “YES”, the flow proceeds to step S 09, and in this step S 09, the cooling of the
次に、ステップS10においては、乾燥解消回復処理中フラグのフラグ値に「0」が設定されているか否かを判定する。
この判定結果が「YES」の場合には、エンドに進む。
一方、この判定結果が「NO」の場合には、ステップS11に進む。
Next, in step S10, it is determined whether or not “0” is set in the flag value of the drying elimination recovery processing flag.
If this determination is “YES”, the flow proceeds to the end.
On the other hand, if this determination is “NO”, the flow proceeds to step S11.
そして、ステップS11においては、インピーダンスIMに基づき、劣化の無い状態の出力特性を補正することによって、燃料電池スタック21の非被毒状態でのインピーダンスIMに応じた出力特性(例えば、インピーダンス増大時電流電圧特性(非被毒))のデータ(例えば、マップデータなど)を生成する。
そして、燃料電池スタック21の実FC電流IFに基づき、非被毒状態でのインピーダンスIMに応じた出力特性から燃料電池スタック21の実際の出力状態(例えば、実FC電流IFなど)に対応する出力電圧の推定値(FC電圧推定値(非被毒時)VF0)を取得する。
In step S11, the output characteristic corresponding to the impedance IM in the non-poisoned state of the fuel cell stack 21 (for example, the current when the impedance increases) is corrected by correcting the output characteristic in the non-degraded state based on the impedance IM. Voltage characteristic (non-poisoned)) data (for example, map data) is generated.
Then, based on the actual FC current IF of the
次に、ステップS12においては、実FC電圧VFから、FC電圧推定値(非被毒時)VF0を減算することによって、燃料電池スタック21の被毒状態に応じた出力電圧の低下量(触媒被毒FC電圧低下量=VF−VF0)を算出する。
Next, in step S12, by subtracting the FC voltage estimated value (when not poisoned) VF0 from the actual FC voltage VF, the amount of decrease in the output voltage (catalyst coverage) according to the poisoning state of the
次に、ステップS13においては、外部要求負荷RLに応じた所定テーブルデータに対するテーブル検索などによって、燃料電池スタック21の被毒状態を解消するための回復動作の実行要否を判定するための出力電圧の低下量に対する閾値回復処理要求閾値DTHを取得する。
Next, in step S13, an output voltage for determining whether or not a recovery operation for eliminating the poisoning state of the
次に、ステップS14においては、触媒被毒FC電圧低下量(=VF−VF0)は、回復処理要求閾値DTH以下であるか否かを判定する。
この判定結果が「NO」の場合には、ステップS15に進み、このステップS15においては、回復処理要求フラグF_Resのフラグ値に回復動作の実行不要を示す「0」を設定し、エンドに進む。
一方、この判定結果が「YES」の場合には、ステップS16に進み、このステップS16にいては、回復処理要求フラグF_Resのフラグ値に回復動作の実行を示す「1を設定する。
そして、ステップS17においては、燃料電池スタック21の被毒状態を解消するための回復動作を実行し、エンドに進む。
Next, in step S14, it is determined whether or not the catalyst poisoning FC voltage drop amount (= VF−VF0) is equal to or less than the recovery process request threshold value DTH.
If the determination result is “NO”, the process proceeds to step S15. In this step S15, “0” indicating that the recovery operation is not required is set in the flag value of the recovery process request flag F_Res, and the process proceeds to the end.
On the other hand, if this determination result is "YES", the process proceeds to step S16, and in this step S16, "1" indicating the execution of the recovery operation is set in the flag value of the recovery process request flag F_Res.
In step S17, a recovery operation for eliminating the poisoned state of the
例えば図9(A),(B)に示すように、燃料電池車両11の停止中における外部給電中においては、燃料電池車両11の走行中に比べて、より長時間に亘って一定の負荷が燃料電池スタック21に要求される場合がある。
また、燃料電池車両11の停止中における外部給電中においては、燃料電池車両11の走行中に比べて、走行風による燃料電池スタック21の冷却ができずに燃料電池スタック21の温度が上昇し易くなり、この温度上昇に起因して燃料電池スタック21のインピーダンスIMが上昇し易くなる場合がある。
For example, as shown in FIGS. 9A and 9B, during external power feeding while the
In addition, during external power feeding while the
例えば図9(B)に示す燃料電池車両11の走行中において、例えば時刻t0から時刻t1の期間のように、燃料電池スタック21に要求される負荷が低い場合には、燃料電池スタック21の被毒が進行し易い負荷領域で発電が行なわれることに起因して、実FC電圧VFがFC電圧推定値(非被毒時)VF0よりも低下する場合がある。
しかしながら、燃料電池スタック21に要求される負荷は変動することから、燃料電池スタック21の被毒が進行し易い負荷領域で発電が継続されることは少なく、実FC電圧VFとFC電圧推定値(非被毒時)VF0との差異が増大することは抑制される。
また、走行風によって燃料電池スタック21が冷却されることから、燃料電池スタック21のインピーダンスIMが上昇することは抑制されている。
For example, during travel of the
However, since the load required for the
Further, since the
そして、例えば図9(B)に示す時刻t1から時刻t2の期間のように、燃料電池スタック21に要求される負荷が高い場合には、燃料電池スタック21の被毒が進行し易い負荷領域で発電が行なわれることが抑制されることに起因して、実FC電圧VFとFC電圧推定値(非被毒時)VF0との差異は小さくなる。
また、この場合においても、走行風によって燃料電池スタック21が冷却されることから、燃料電池スタック21のインピーダンスIMが上昇することは抑制されている。
For example, when the load required for the
Also in this case, since the
そして、例えば図9(B)に示す時刻t2以降のように、さらに、燃料電池スタック21に要求される負荷が高くなると、実FC電圧VFが所定電圧VFTH以下となって、燃料電池スタック21の被毒状態が解消される可能性がある負荷領域で発電が行なわれる場合が生じ得る。
Then, for example, after time t2 shown in FIG. 9B, when the load required for the
例えば図9(A)に示す燃料電池車両11の停止中おける外部給電中において、例えば時刻t0から時刻t1の期間のように、一定の外部要求負荷が維持されると、走行風による燃料電池スタック21の冷却が無いことに起因して、燃料電池スタック21の温度およびインピーダンスIMが上昇する。
そして、例えば時刻t1において、インピーダンスIMが所定値IMTH以上に到達すると、燃料電池スタック21の高温および乾燥を解消するための動作が実行されることによって、インピーダンスIMが低下傾向に変化する。
For example, during external power feeding when the
For example, when the impedance IM reaches a predetermined value IMTH or more at time t1, the impedance IM changes in a decreasing tendency by performing an operation for eliminating the high temperature and drying of the
そして、例えば図9(A)に示す時刻t2において外部要求負荷が低下させられ、時刻t2以降において一定の外部要求負荷が維持されると、例えば時刻t2から時刻t3の期間のように、インピーダンスIMが増大傾向に変化することに伴って、出力特性が低下傾向に変化することによって、FC電圧推定値(非被毒時)VF0が低下傾向に変化する。
さらに、燃料電池スタック21の被毒が進行し易い負荷領域で発電が継続されることに起因して、FC電圧推定値(非被毒時)VF0に対する実FC電圧VFの低下量の絶対値が増大傾向に変化し、実FC電圧VFとFC電圧推定値(非被毒時)VF0との差異は大きくなる。
Then, for example, when the external required load is reduced at time t2 shown in FIG. 9A and a constant external required load is maintained after time t2, the impedance IM is changed, for example, during the period from time t2 to time t3. As the output characteristic changes to an increasing tendency, the output characteristic changes to a decreasing tendency, whereby the FC voltage estimated value (at the time of non-poisoning) VF0 changes to a decreasing tendency.
Furthermore, the absolute value of the decrease amount of the actual FC voltage VF with respect to the FC voltage estimated value (non-poisoned) VF0 due to the continued power generation in the load region where the poisoning of the
そして、例えば図9(A)に示す時刻t3において、触媒被毒FC電圧低下量(=VF−VF0)が回復処理要求閾値DTH以下に到達すると、燃料電池スタック21の被毒状態を解消するための回復動作が実行される。
これによって、例えば時刻t3から時刻t4の期間のように、燃料電池車両11から外部給電装置12に供給される電力が不変に維持されつつ、かつ、燃料電池スタック21の出力電力が低下されつつ、実FC電圧VFが所定電圧VFTH以下に制御され、実FC電圧VFとFC電圧推定値(非被毒時)VF0とはほぼ一致する。
For example, when the catalyst poisoning FC voltage drop amount (= VF−VF0) reaches the recovery processing request threshold DTH or less at time t3 shown in FIG. 9A, the poisoning state of the
Thus, for example, during the period from time t3 to time t4, the power supplied from the
そして、例えば図9(A)に示す時刻t4において回復動作の実行が停止されると、実FC電圧VFを所定電圧VFTH以下にする規制は解除される。
そして、燃料電池スタック21の被毒状態を解消するための回復動作が実行されたことによって燃料電池スタック21の発電効率が回復し、燃料電池スタック21の放熱量が低減され、燃料電池スタック21のインピーダンスIMが上昇することは抑制される。
For example, when the execution of the recovery operation is stopped at time t4 shown in FIG. 9A, the restriction that the actual FC voltage VF is equal to or lower than the predetermined voltage VFTH is released.
Then, the recovery operation for eliminating the poisoning state of the
上述したように、本実施の形態による燃料電池車両の外部給電制御装置1によれば、燃料電池スタック21の出力特性の劣化を、非被毒状態でのインピーダンスIMに応じた劣化と被毒状態に応じた劣化とに適切に区別して、被毒状態を精度よく検知することができる。これにより、各劣化に対して、燃料電池スタック21の高温および乾燥に起因して低下した出力特性を回復する動作と、燃料電池スタック21の被毒状態に応じた劣化に対して、被毒状態を解消するための回復動作と、を適切に制御することができ、燃料電池スタック21の劣化を回復させて、所望の発電効率および給電可能時間を確保することができる。
As described above, according to the external power supply control device 1 for the fuel cell vehicle according to the present embodiment, the deterioration of the output characteristics of the
さらに、外部給電が実行される時間に応じた燃料電池スタック21の被毒状態の変化および該被毒状態の変化に応じた出力電圧の低下量の変化を予測することによって、被毒状態の変化に応じた出力電圧の低下量に対して所望の適切な閾値(回復処理要求閾値DTH)を設定することができる。
これにより、例えば被毒状態が所定の程度を超えた状態に至るよりも前のタイミングなどの所望のタイミングで回復動作を適切に制御することができ、燃料電池スタック21の被毒による劣化を的確に回復させて、所望の発電効率および給電可能時間を確保することができる。
Further, the change in poisoning state is predicted by predicting the change in the poisoning state of the
Thereby, for example, the recovery operation can be appropriately controlled at a desired timing such as a timing before the poisoning state exceeds a predetermined level, and deterioration of the
さらに、燃料電池スタック21の出力特性の低下量が所定閾値DTHLに到達するタイミングよりも所定時間ΔTだけ前のタイミングにおいて回復処理要求閾値DTHを設定することにより、例えば、ディスチャージ制御の実行時にエアポンプ26の停止を指示してから実際にエアポンプ26が停止するまでの時間遅れが生じる場合であっても、被毒状態が所定の程度を超えた状態に至ることを防止することができる。
Furthermore, by setting the recovery process request threshold value DTH at a timing that is a predetermined time ΔT before the timing at which the amount of decrease in the output characteristics of the
なお、上述した実施の形態においては、燃料電池スタック21の非被毒状態での出力特性劣化情報として、インピーダンスIMの代わりに第5温度センサ122eによって検出される冷却水の温度T5を用いてもよい。
この場合、電流電圧特性変換部(非被毒時)61Aは、例えば、冷却水の温度T5に基づき、劣化の無い状態の出力特性を補正することによって、燃料電池スタック21の非被毒状態での冷却水の温度T5に応じた出力特性のデータ(例えば、マップデータなど)を生成する。
そして、燃料電池スタック21の実FC電流IFに基づき、非被毒状態での冷却水の温度T5に応じた出力特性から燃料電池スタック21の実際の出力状態(例えば、実FC電流IFなど)に対応する出力電圧の推定値(FC電圧推定値(非被毒時)VF0)を取得する。
In the above-described embodiment, the temperature T5 of the cooling water detected by the
In this case, the current-voltage characteristic conversion unit (at the time of non-poisoning) 61A corrects the output characteristic in a state without deterioration based on the temperature T5 of the cooling water, for example, so that the
Based on the actual FC current IF of the
なお、上述した実施の形態においては、燃料電池スタック21の出力特性の低下量が所定閾値DTHLに到達するタイミングよりも所定時間ΔTだけ前のタイミングにおいて回復処理要求閾値DTHを設定するとしたが、これに限定されず、外部給電が実行される時間に応じた燃料電池スタック21の被毒状態の変化および該被毒状態の変化に応じた出力電圧の低下量の変化の予測結果に基づく他のタイミングにおいて回復処理要求閾値DTHを設定してもよい。
例えば、燃料電池スタック21の被毒状態の進行速度が増大することに伴い、より早期に回復動作が実行されるようにして、回復処理要求閾値DTHを設定してもよい。
In the above-described embodiment, the recovery process request threshold value DTH is set at a timing that is a predetermined time ΔT before the timing at which the output characteristic reduction amount of the
For example, the recovery process request threshold value DTH may be set such that the recovery operation is executed earlier as the progress speed of the poisoning state of the
以上、説明した本実施形態は、本発明を実施するうえでの一例を示すものであり、本発明が前記した実施形態に限定して解釈されるものではないことは言うまでもない。 The present embodiment described above shows an example in carrying out the present invention, and it goes without saying that the present invention is not construed as being limited to the above-described embodiment.
1 燃料電池車両の外部給電制御装置
10 給電システム
11 燃料電池車両
11a 給電口(給電回路)
12 外部給電装置(機器)
12a 給電コネクタ
13 外部負荷(機器)
21 燃料電池スタック
21A アノード
21C カソード
22 バッテリ(蓄電装置)
23 電圧調整器
24 走行用モータ
26 エアポンプ
34 制御装置
51 プリチャージコンタクタ
53 正極側外部給電コンタクタ
54 負極側外部給電コンタクタ
61 ECU(制御手段)
61A 電流電圧特性変換部(非被毒時)(出力電圧推定手段、出力特性取得手段)
61C 回復処理要求閾値出力部(要求負荷取得手段、閾値取得手段)
61D 回復処理要否判定部(被毒状態検知手段)
80A FC電圧センサ(出力電圧検出手段)
107 水素タンク(燃料供給手段)
109 第1水素供給弁(燃料供給手段)
111 第2水素供給弁(燃料供給手段)
ステップS03 インピーダンス取得手段
ステップS17 回復制御手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 External power
12 External power supply equipment (equipment)
12a
21
23
61A Current-voltage characteristic converter (when not poisoned) (output voltage estimation means, output characteristic acquisition means)
61C Recovery Processing Request Threshold Output Unit (Requested load acquisition means, threshold acquisition means)
61D Recovery processing necessity determination section (poisoning state detection means)
80A FC voltage sensor (output voltage detection means)
107 Hydrogen tank (fuel supply means)
109 First hydrogen supply valve (fuel supply means)
111 Second hydrogen supply valve (fuel supply means)
Step S03 Impedance acquisition means Step S17 Recovery control means
Claims (3)
前記燃料電池スタックに前記燃料を供給する燃料供給手段と、
前記燃料電池スタックに前記空気を供給するエアポンプと、
前記燃料電池スタックの出力電圧を検出する出力電圧検出手段と、
前記燃料電池スタックとエネルギーの授受が可能な蓄電装置と、
前記燃料電池スタックおよび前記蓄電装置の電力により駆動する走行用モータと、
前記燃料電池スタックおよび前記蓄電装置の電力を車両外部の機器に供給可能な給電回路と、
制御手段と、を備え、
前記制御手段は、
前記燃料電池スタックの非被毒状態での出力特性劣化情報に応じた出力特性に基づいて、前記燃料電池スタックの実際の出力状態に対応する出力電圧を推定する出力電圧推定手段と、
前記出力電圧検出手段によって検出された前記出力電圧の検出値と、前記出力電圧推定手段によって推定された前記出力電圧の推定値と、に基づき、前記燃料電池スタックの被毒状態を検知する被毒状態検知手段と、
前記被毒状態検知手段によって検知された前記被毒状態を解消する回復動作を制御する回復制御手段と、
を備えることを特徴とする燃料電池車両の外部給電制御装置。 A fuel cell stack that generates electricity with the fuel supplied to the anode and the air supplied to the cathode;
Fuel supply means for supplying the fuel to the fuel cell stack;
An air pump for supplying the air to the fuel cell stack;
Output voltage detection means for detecting the output voltage of the fuel cell stack;
A power storage device capable of transferring energy to and from the fuel cell stack;
A traveling motor driven by electric power of the fuel cell stack and the power storage device;
A power feeding circuit capable of supplying power from the fuel cell stack and the power storage device to equipment outside the vehicle;
Control means,
The control means includes
An output voltage estimating means for estimating an output voltage corresponding to an actual output state of the fuel cell stack based on output characteristics corresponding to output characteristic deterioration information in a non-poisoned state of the fuel cell stack;
A poisoning for detecting the poisoning state of the fuel cell stack based on the detected value of the output voltage detected by the output voltage detecting means and the estimated value of the output voltage estimated by the output voltage estimating means. State detection means;
A recovery control means for controlling a recovery operation for eliminating the poisoning state detected by the poisoning state detection means;
An external power supply control device for a fuel cell vehicle, comprising:
前記出力特性劣化情報として前記燃料電池スタックのインピーダンスを取得するインピーダンス取得手段と、
前記燃料電池スタックの劣化の無い状態での出力特性を、前記インピーダンス取得手段によって取得された前記インピーダンスに基づき補正することによって、前記燃料電池スタックの非被毒状態での前記インピーダンスに応じた出力特性を取得する出力特性取得手段と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池車両の外部給電制御装置。 The control means includes
Impedance acquisition means for acquiring the impedance of the fuel cell stack as the output characteristic deterioration information;
By correcting the output characteristics of the fuel cell stack without deterioration, based on the impedance acquired by the impedance acquisition means, the output characteristics according to the impedance of the fuel cell stack in a non-poisoned state Output characteristic acquisition means for acquiring
The external power supply control device for a fuel cell vehicle according to claim 1, comprising:
前記給電回路から前記機器への給電時に要求される負荷を取得する要求負荷取得手段と、
前記要求負荷取得手段によって取得された前記負荷に基づき、前記給電回路から前記機器への給電が実行される時間に応じた前記被毒状態の変化を予測し、該被毒状態の変化に応じた前記出力電圧の低下量に対する閾値を取得する閾値取得手段と、を備え、
前記被毒状態検知手段は、前記出力電圧の検出値と前記出力電圧の推定値との差が、前記閾値取得手段によって取得された前記閾値を超えたか否かを判定することによって、前記回復動作の制御が必要とされる前記被毒状態の有無を検知する
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の燃料電池車両の外部給電制御装置。 The control means includes
Request load acquisition means for acquiring a load required at the time of power supply from the power supply circuit to the device;
Based on the load acquired by the required load acquisition means, predicting a change in the poisoning state according to a time when power is supplied from the power supply circuit to the device, and responding to the change in the poisoning state Threshold value acquisition means for acquiring a threshold value for the amount of decrease in the output voltage,
The poisoning state detection unit determines whether the difference between the detected value of the output voltage and the estimated value of the output voltage exceeds the threshold acquired by the threshold acquisition unit, thereby determining the recovery operation. 3. The external power supply control device for a fuel cell vehicle according to claim 1, wherein the presence or absence of the poisoning state that needs to be controlled is detected.
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